第五章 液压执行机构 第二节

2015年4月
习题：
1、选择题 （1）如果要使机床工作往复运动速度相同，那么应采用 类型的液压缸。 A、双杆活塞缸；B、单杆活塞缸；C、柱塞缸。 （2）若要实现差动连接应采用 类型的液压缸 A、双杆活塞缸；B、单杆活塞缸；C、柱塞缸。 2、填空题 （1）液压缸的典型结构包括 组件、 组件、 装置、 装置、 装置。 （2）油缸主要采用密封圈密封，密封圈有 形、 形、 形及组合式等。 （3）液压缸是液压系统的 装置，作用是将 转换为 能。 （4）对于差动液压缸，若使其往返速度相等，活塞面积为活塞杆面积的 倍。 （5）当工作行程较长时，采用 缸较合适。 （6）柱塞式液压缸只能实现 运动。 （7）液压缸的速度取决于 。 （8）排气装置应设在液压缸的 位置。 （9）在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应采取 措施。
三、密封装置
（2）Y形密封圈
Y形密封圈的截面为Y 形，也称为唇形密封圈。密封性、 稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长，故应用很普 遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。工作压力：p<20MPa （宽型）或32MPa（窄型）
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三、密封装置
（2）Y形密封圈
（1）Y形圈的密封作用取决 于它的唇边对耦合圆的紧密接 触程度，在压力油作用下，唇 边对耦合面产生较大的接触压 力，从而达到密封的目的；当 液压力升高时，唇边与藕合面 贴得更紧，接触压力更高，密 封性能更好。 （2）Y形圈安装时，唇口端 面应对着液压力高的一侧。当 压力变化较大，滑动速度较高 时，要使用支承环，以固定密 封圈。
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三、密封装置
（5）间隙密封 在活塞的外圆表面一般开几道宽 0.3~0.5mm、深0.5~lmm、间距 2~5mm的环形沟槽，作用是： （1）做平衡槽，使得径向油压力趋 于平衡，使活塞能够自动对中，减 小了摩擦力。同时，由于同心环缝 的泄漏要比偏心环缝小得多，活塞 的对中减少了油液的泄漏量，所以 提高了密封性能 （2）自润滑作用，油液储存在平衡 槽内，使活塞能自动润滑.
缸体组件 活塞组件 密封装置 缓冲装置 排气装置
为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏， 为防止活塞快速退回到行程终端（两侧）时撞击缸盖，

在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与 液压缸端部还设置缓冲装置； 液压缸主要结构包括：由前端盖、后端盖、缸筒、导向 套等组成的缸体组件 ，以及由活塞杆、活塞等组成的活 前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有 有时设置排气装置。 塞组件。 防尘装置；
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三、密封装置
（4）组合密封圈
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三、密封装置
（5）间隙密封


间隙密封依靠相对运动零件配合 面间的微小间隙来防止泄漏，由 环形缝隙轴向流动理论可知：漏 量与间隙的三次方成正比，因此 可用减小间隙的办法来减小泄漏。 一般间隙为 0.01～0.05mm，这 就要求配合面有很高的加工精度。 适用于低压，小直径、快速运动 的液压缸。
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一、缸体组件
拉杆连接式：结构的通用性大， 容易加工和装拆，但外形尺寸 较大，且较重。
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一、缸体组件
焊接连接式：结构简单，尺寸小， 但易出现焊接变形。
法兰式：结构简单，容易加 工，也容易装拆，但外形尺 寸和重量都较大，常用于铸 铁制的缸筒上。
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一、缸体组件
半环连接式：它的缸筒壁部因 开了环形槽而削弱了强度，为 此有时要加厚缸壁，但它容易 加工和装拆，重量较轻。半环 连接应用广，常用于无缝钢管 或锻钢制的缸筒上。 1-缸盖；2-缸筒；3-压环；4半环
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二、活塞组件
（1）螺母连接适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。 螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但一般需备螺 母防松装置； （2）卡环式连接方式中，活塞杆5上开有一个环形槽， 槽内装有两个半圆环3以夹紧活塞4，半环3由轴套2套住， 而轴套2的轴向位置用弹簧卡圈1来固定。安装拆卸不便， 多用于高压和振动较大的场合。
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三、密封装置
活塞密封 端盖密封
防尘圈
任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当的预压缩量， 端盖密封2 过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏。因此，安 装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据 严格保证。
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三、密封装置
（1）O形密封圈
O形密封圈的截面为圆形。 在无液压力时，靠O形圈的弹性 对接触面产生预接触压力，实现 初始密封，当密封腔充入压力油 后，在液压力的作用下，O 形圈 挤向槽一侧，密封面上的接触压 力上升，提高了密封效果。
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三、密封装置
6、活塞环密封
活塞环密封依靠装在活环形槽内的弹性金属 环紧贴缸筒内壁实现密封，它能自动补偿磨损和 温度变化的影响，能在高速条件下工作，摩擦力 小。
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四、缓冲装置
当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运 动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞 运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，并产生冲击 和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分 的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。 为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲 措施，对液压缸运动速度进行控制。
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四、缓冲装置
4、可调节流孔式缓冲装置 在缓冲过程中，缓冲腔油液 经小孔节流排出，调节节流孔的 大小，可控制缓冲腔内缓冲压力 的大小，以适应液压缸不同的负 载和速度工况对缓冲的要求，同 时当活塞反向运动时，高压油从 单向阀进入液压缸内，活塞也不 会因推力不足而产生启动缓慢或 困难等现象。
螺纹连接式：缸筒端部结构复 杂，外径加工时要求保证内外 径同心，装拆要使用专用工具， 它的外形尺寸和重量都较小， 常用于无缝钢管或铸钢制的缸 筒上。
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一、缸体组件
缸筒、端盖和导向套的基本要求
（1）缸筒内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加 工工艺制造，要求表面粗糙度在 0.1～0.4μm，使活塞及其 密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨 损。 （2）缸筒要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度 和刚度。 （3）端盖与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力， 因此缸盖及其连接件都应有足够的强度。 （4）导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有些液压 缸不设导向套，直接用端盖孔导向，这种结构简单，但磨 损后必须更换端盖。 （5）缸筒、端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考 《液压工程手册》。
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三、密封装置
（1）O形密封圈
O形密封圈主要用于静密封和 速度较低的滑动密封。 静密封<32MPa； 动密封<10MPa。 在动密封中，当压力大于 10MPa时，O形圈就会被挤入间 隙中而磨损，为此可在O形圈低 压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制 成的挡圈，双向受高压时，两 侧都要加挡圈。
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四、缓冲装置
缓冲装置基本原理： 液压缸中的缓冲装置是利 用活塞或缸筒在其行程终 端时在活塞和缸盖之间封 住一部分油液,强迫它从小 孔或细缝中挤出,以产生很 大的阻力（背压）,逐渐减 慢运动速度,达到避免活塞 和缸盖相互撞击的目的。
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四、缓冲装置
1、圆柱形环隙式缓冲装置
在缓冲过程中，由于其节流面 积不变，故缓冲开始时，产生的缓 冲制动力很大，随着活塞运动速度 的降低，制动力很快降低，柱塞仍 以较大的力撞击缸盖。因此其缓冲 效果较差，但这种装置结构简单， 制造成本低。
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四、缓冲装置
2、圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形， 所以缓冲环形间隙δ随位移量 而改变；即节流面积随缓冲行 程的增大而缩小，其缓冲效果 较圆柱形柱塞好。
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四、缓冲装置
3、可变节流槽式缓冲装置 在缓冲柱塞上开有由浅渐 深的三角节流槽，节流面积随 着缓冲行程的增大而逐渐减小， 缓冲压力变化平缓。
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五、排气装置
液压传动系统中往往会混入空气，使系统工作不稳定， 产生振动、爬行或前冲等现象；严重时会使系统不能正常 工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除，对于 要求不高的液压缸，往往不设计专门的排气装置，而是将 油口布置在缸筒两端的最高处，这样也能使空气随油液排 往油箱，再从油箱溢出。 对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在 液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气 阀 等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几 次， 带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液 压缸 便可正常。
第二节 液压缸的典型结构
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1、液压缸缸体安装连接形式
2015年4月
2、活塞杆端安装连接形式
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3、双杆活塞缸的典型结构：
由活塞杆1，前、后压盖2 ，前、 后缸盖（底）3，缸筒4，活塞5，两套V 形密封圈6、导向套7、开口销8组成等主要部分组成。
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4、单杆活塞缸的典型结构：
2015年4月
三、密封装置
2015年4月
Leabharlann Baidu
三、密封装置
活塞密封装置主要用来防止液压油的泄漏。 对密封装置的基本要求是具有良好的密封性能， 并随压力的增加能自动 提高密封性。除此以外， 摩擦阻力要小，耐油，磨损后能够自动补偿。 油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、Y 形、V 型及组合式等，其材料为耐油橡胶、尼龙、 聚氨脂等。
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三、密封装置
（3）V形密封圈
V形圈的截面为 V 形 ，密封装置是由压环、V形圈和 支承环组成。当工作压力高于 10MPa时，可增加 V 形圈 的数量，提高密封效果。安装时，V 形圈的开口也应面向 压力高的一侧。
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三、密封装置
（3）V形密封圈 V形圈密封性能良好，耐 高压，寿命长，通过调节压 紧力，可获得最佳的密封效 果，但V形密封装置的摩擦阻 力及结构尺寸较大，主要用 于活塞杆与缸盖间的往复运 动密封，它适宜在工作压力 p>50MPa、温度-40~80℃的 条件下工作。